物流保障网络级联失效抗毁性研究.pdf

物流保障网络级联失效抗毁性研究工学博士学位论文国防科学技术大学研究生院二oo九年三月李勇管理科学与工程系统管理与综合集成技术谭跃进教授博士生姓名学科专业研究方向指导教师分类号M塑学号Q5竖8QQ2番级尘珏CUD
摘要关键因素。同时，物流保障网络也是敌对双方在战争中攻防的焦点。因此，物流效抗毁性"。本文以复杂网络理论为指导，综合运用图论、统计物理、运筹学、1．建立了物流保障网络级联失效抗毁性模型现代战争的演化，尤其是上世纪90年代以后的几场局部战争的形态变化，使得物流保障网络的地位越来越重要，保障的能力、质量己经成为决定战争胜负的保障网络的抗毁性研究具有非常重要的理论和实际意义。物流保障网络的抗毁性不仅由网络的结构决定，而且还与网络中的负载有关。当网络中某个节点发生故障时，它上面的流量将转向其他正常节点，而这些接受多余负载的节点又可能由于负载总和大于其容量而发生新的故障。我们将这种相关失效行为称为“级联失效”，考虑网络中“级联失效”的抗毁性称为“级联失概率论、计算机仿真等学科领域知识，系统深入地研究了物流保障网络级联失效抗毁性的建模、分析及其应用。主要研究工作包括：级联失效的本质是一种基于负载的相关失效，影响级联失效的因素包括：网络结构、负载和级联失效过程。本文通过分析物流保障网络的特点，分别建立了物流保障网络的网络模型、负载模型和级联失效抗毁性模型。从物流保障网络的结构和功能层次上，将其划分为战术保障网络和战略保障网络。用均匀随机网络表示战术保障网络的网络模型，用空间网络表示战略保障网络的网络模型，用逻辑网络表示负载模型。在分析物流保障网络级联失效过程以后，确定了路由机制、节点故障以后负载的重分配原则、网络的失效形式和级联失效抗毁性的度量参数，最后基于这些因素建立了物流保障网络的级联失效抗毁性模型。2．解析分析了典型容量分布下的战术保障网络的级联失效抗毁性容量分布是决定战术保障网络级联失效抗毁性最关键的因素，本文应用概率母函数方法和分支过程方法解析分析了三种典型容量分布下的级联失效抗毁性：相同容量、随机容量以及容量与属性相关。研究结果表明，三种典型容量分布下都存在容量参数的临界值，当容量参数小于临界值时，网络出现大规模的级联故障；当容量参数大于临界值时，网络运行良好。最后，计算机仿真实验验证了上述解析结果的正确性。3．仿真分析了任务约束条件下的战略保障网络的级联失效抗毁性战略保障网络中，既有民用运输负载，又有军事保障负载。并且，同一时刻不同空间位置上的节点负载不同，不同时刻同一节点的负载也是动态变化的。据此，本文将战略保障网络的任务约束条件划分为任务空间约束和任务时间约束，分别分析了任务空间约束和任务时间约束下的战略保障网络级联失效抗毁性。研国防科学技术大学研究生院博士学位论文第i页
本文还深入分析了产生这种差异的原因。主题词：物流保障网络；级联失效；究结果表明，不同任务约束参数条件下，战略保障网络级联失效抗毁性差异很大。4．实现了用于物流保障网络级联失效抗毁性分析的应用软件系统本文实现了物流保障网络级联失效抗毁性分析软件，该软件作为物流保障网络级联失效抗毁性的平台，可以输入保障网络、编辑保障任务、设置节点的负载和容量。通过该软件，可以运用本文的算法模型来分析各种保障网络实例的级联失效抗毁性。抗毁性：复杂网络；概率母函数；分支过程；任务约束国防科学技术大学研究生院博+学位论文
simulation．TheTheload．Theuniformnetworks．TheABSTRACTnetworksinvulnerabilityinvulnerability”．Guidednetworks，anetworks，thenetworks，andimportant，andandlogisticsignificance．10ad．Whenbebehaviormodeling，analysis，optimizationanalyzingrandomcapacityanalyticallyusingcapacity，random国防科学技术大学研究生院博士学位论文modemthebecomemorequalitythattime，thenetworkwillothernormalthencalled‘‘cascadingfailure’’andcascadingfailurethoroughlymethodsresearch，probabilitytheorycomputermainas1)Amodelmodel，aformodeledarenetworks．Afterrule，failureformmeasurement2)Thetypicalmostmethods，i．e．，uniform第iii页Dueevolutionofbat